Способ ультразвукового контроля качества тонкостенных изделий и покрытий

Способ ультразвукового контроля качества тонкостенных изделий и покрытий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковыми методами и может быть использовано при контроле качества материалов различных изделий, покрытий и сварных соединений. Цель изобретения - повышение чувствительности контроля тонкостенных изделий и покрытий -достигается за счет того, что при формировании эталонных эхо-сигналов принимают суммарные эхо-сигналы отраженные от передней и задней граней эталонного образца той же толщины и формы и из того же материала , что и контролируемое изделие, а для повышения производительности контроля тонкостенных изделий и покрытия устанавливают минимальную амплитуду суммарного сигнала с помощью изменения задержки т. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 29/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СО

Ю 4

0л

М

О (21) 4923877/28 (22) 01.04.91 (46) 15.07.93. Бюл. ¹ 26 (71) Московский авиационный технологический институт иМ. К.Э.Циолковского (72) А.В.Захаров и Л.М.Капустина (56) Методы неразрушающих испытаний.

Под ред. P.Шарпа.M.: Мир, 1972, с.59-88.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1200119, кл. G 01 В 17/02, 1985. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ТОНКОСТЕННЬ Х ИЗДЕЛИЙ И ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковыми методами

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковыми методами и может быть использовано при контроле качества материалов различных изделий, покрытий, а также сварных соединений.

Цель изобретения — повышение чувствительности и производительности контроля тонкостенных изделий и покрытий.

Сущность изобретения состоит в использовании обработки суммарных, задержанных относительно друг друга, двух импульсных сигналов анализатором спектра или измерения изменения амплитуды этих сигналов на экране ЭЛТ дефектоскопа.

Эталонные эхо-импульсы, отраженные от эталонного образца (который без дефектов), и задержанные относительно их(или их опережающие) и когерентные им эхо-импульсы, отраженные от контролируемого изделия, поступают на анализатор спектра в виде электрических сигналов, который аналиэиЫ2 1827620 А1 и может быть использовано при контроле качества материалов различных изделий. покрытий и сварных соединений. Цель изобретения — повышение чувствительности контроля тонкостенных изделий и покрытий — достигается за счет того, что при формировании эталонных эхо-сигналов принимают суммарные эхо-сигналы отраженные от передней и задней граней эталонного образца той же толщины и формы и из того же материала, что и контролируемое изделие, а для повышения производительности контроля тонкостенных иэделий и покрытия устанавливают минимальную амплитуду суммарного сигнала с помощью изменения задержки

t. 1 з.п.ф-лы, 4 ил. руетсуммарный спектр этих сигналов, опре- З деляемый из выражения

IF(f(1+to)+g(t Т0))I = lе " F (в)+ (")!=((!,(") G(m) I)

+4 F (в) ! G(c0) соэ (вас+ д(в) /O где в = 2 л f — значение частот спектра эхо-импульсов от изделия и эталонного образца, Гц;

t0 — время. соответствующее половине установленной задержки, сек;

Р(в ) — амплитудный спектр эхо-импульса от эталонного образца;

G(в ) — амплитудный спектр эхо-импульса, отраженного от контролируемого изделия; д(в)=Ф (вч» (в),аФ (в )и

Ч(в ) — фазы F(в) и 6(в) соответственно.

Из анализа уравнения (1) видно, что при одинаковых условиях отражения эхо-импульсов (от контролируемого изделия с ка182 (620 чественным участком и от эталонного образца) их амплитудные спектры и их фазы будут близки между собой (при одинаковых частотах излучения), что позволяет наблюдать один или более четкий интерференционный минимум в суммарном спектре (для качественного изделия этот минимум будет в одном определенном месте). Наличие дефектного участка (поры, расслоения, окисные пленки, непровары и др.) под ультразвуковым импульсом приведет к изменению величины фазы Ч (со ) для каждой частотной составляющей в эхо-импульсе от контролируемого изделия, а следовательно, и величины разности фаз между эхо-импульсом и эхо-импульсом от эталонного образца — д (й)), что приведет к другому положению частотного минимума в суммарном спектре для дефектного участка и позволит выявить дефект. Для повышения производительности контроля устанавливается такая задержка t, которая позволит получить в суммарном спектре первый частотный минимум (когда разность прохождения пути этих эхо-импульсов равная /2 на рабочей частоте колебаний в звукопроводящем материале). Такая величина задержки позволит получить минимальную амплитуду суммарного сигнала, так как установится интерференция на рабочей частоте эхо-импульсов. Причем минимум амплитуды устанавливается на качественном участке контролируемого изделия (или тест-образца для этого изделия) и при контроле изделия на дефектах амплитуда общего сигнала будет возрастать при установленной задержке, так как дефекты изменят величину сдвига фаз между этими эхо-импульсами и уже интерференционный минимум уйдет на другие частоты. Если наблюдать этот суммарный сигнал на экране дефектоскопа (например УД2 — 12), который имеет резонансные усилители, настраиваемые на рабочие частоты преобразователя, то на качественном участке изделия будет наблюдаться на экране дефектоскопа импульс с минимальной амплитудой, а на дефектном участке амплитуда этого импульса будет значительно больше.

На фиг. 1 приведена функциональная блок-схема устройства, реализующего способ ультразвукового контроля качества тонкостенных изделий и покрытий по и. 1; на фиг.2 приведена функциональная блок-схема устройства, реализующего этот способ по и, 2; на фиг. 3: положение частотного минимума в суммарном спектре на бездефектном участке пьезокерамики из ЦТС вЂ” 19 толщиной 0,3 мм (а) и (б) — то же, на дефект5

55 ном участке, микропары размером более 25 мкм), на фиг. 4 — амплитуда суммарного сигнала, полученного на ЭЛТ дефектоскопа

УД2 — 12 для бездефектного участка указанной пьезокерамики в и г — то же, для дефектного участка).

Изобретение по и. 1 осуществляется следующим образом, Ультразвуковые преобразователи 6 и 9, например с рабочей частотой 5 МГц, возбуждаются генератором

1 коротких импульсов. Преобразователь 6 излучает через звукопрпBoäÿùèé материал

7 толщиной й1 ультразвуковые импульсы с определенным спектром частот с максимальной составляющей в районе 5 МГц, а преобразователь 9 излучает через звукопроводящий материл 10 толщиной h2 с аналогичным спектром. Эти ультразвуковые импульсы доходя соответственно до изделия 8 и эталонного образца 11, и после взаимодействия с ними, отражаются обратно, и приходят на соответствующие преобразователи 6 и 9 с примерно одинаковыми фазами и спектрами (если преобразователь 6 находится на качественном участке изделия

8), 3а счет разницы в толщинах h< и hz ультразвуковые эхо-импульсы приходят с задержкой t по времени относительно друг друга на усилитель 2, далее селектируются временным селектором 3 и поступают на осциллограф 4 для индикации и на анализатор спектра 5 для контроля качества, В суммарном спектре этих эхо-импульсов будут наблюдаться частотные минимумы (от одного и более, что зависит от величины t), Положение этих частотных минимумов будет зависеть от качества изделия. При наличии дефектов положение частотных минимумов изменяется, как показано на фиг. 3 (кривая б).

Изобретение по п. 2 осуществляется следующим образом. Ультразвуковые преобразователи 1 и 2, например на рабочей частоте 5 МГц возбуждаются от дефектоскопа 3. Преобразователь 1 излучает через звукопроводящий материал 4 толщиной ультразвуковые импульсы, падающие на изделие 5, а преобразователь 2 излучает через звукопроводящий материал 6 толщиной hz ультразвуковые импульсы, падающие на эталонный образец 7. Эти ультразвуковые эхо-импульсы отражаются соответственно от границ раздела эталонного образца 7 с примерно одинаковыми амплитудами на рабочей частоте с амплитудами эхо-импульсов от границ раздела изделия 5 (если преобразователь 1 находится на качественном участке изделия). Подбираем разницу толщин

Ь1 и hz такой, чтобы на ЭЛТ дефектоскопа 3 амплитуда суммарного эхо-сигнала была на1827620 имен ьшей (для качественного участка изделия 5), При нахождении преобразователя 1 на дефектном участке изделия 5 амплитуда суммарного эхо-сигнала резко возрастает как показано на фиг. 4 (кривая в).

Формула изобретения

1. Способ ультразвукового контроля качества тонкостенных изделий и покрытий, заключающийся в том, что с помощью пьезоэлемента излучают в изделие через звукопроводящий материал ультразвуковые импульсы и принимают отраженные эхо сигналы, подбором толщины звукопроводящего материала устанавливают задержку t между отраженными от изделия ультразвуковыми эхо-импульсами и принятыми эталонными эхо-сигналами и анализируют суммарный спектр этих сигналов, по значению частотного минимума которого судят о контролируемом параметре изделия, о т л ич а ю шийся тем что, с целью повышения чувствительности контроля тонкостенных

5 изделий и покрытий, при формировании эталонных эхо-сигналов принимают суммарные эхо-сигналы, отраженные от передней и задней граней этанолонного образца той же толщины и формы и из того же мгтериа10 ла, что и у контролируемого изделия, 2. Способ по и, 1, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля тонкостенных изделий

15 и покрытия, устанавливают с помощью изменения задержки с минимальную амплитуду суммарного сигнала и по величине этой амплитуды определяют качество изделия, 1827620

Составитель А.Захаров

Техред М,Моргентал Корректор Г.Кос

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2357 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Ра шская наб., 4/5